一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，该装置使用加速度传感器，采集头部颞动脉处的三轴加速度信息，经50hz陷波器去除工频干扰，再经放大、A/D转换后，通过LoRa无线传输模块，将此数据传输至后台计算机进行数据分析，通过带通滤波去除呼吸和电路噪声的干扰，之后经由差分运算得到加速度信息的极大值并将其与固定阈值进行比较，若大于阈值则证明检测到一次心跳，经由对心率的检测来判断工人是否佩戴安全帽并决定是否对工人发出警报信号。该方案设计简单，实现成本低，有助于督促工人按要求佩戴安全帽，降低工地事故发生时的伤亡率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种安全帽，具体为一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置。
技术介绍
安全帽是一种保护头部免受冲击物伤害的防护用具，它能有效的降低工人在工地作业中的伤亡率。然而在工地作业中，由于工人安全意识单薄以及管理人员监管不到位，导致部分工人未按要求佩戴安全帽，从而导致伤亡情况加剧。因此，设计对安全帽佩戴状况的监测装置具有现实意义。当前对安全帽佩戴状况的检测多依赖于人力，这种方法耗费的精力大且难以做到有效的监测。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提出一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，通过加速度传感器采集工人颞动脉处的加速度信息，经处理后还原出心率信息，并依此判断工人是否佩戴安全帽。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，包括微传感器模块、信号处理模块、无线通信模块以及后台处理系统。其中微传感器模块用于采集工人当前的身体数据；信号处理模块包括低通滤波器和50Hz陷波器，用于滤除高频噪声和工频干扰；无线通信模块用于将加速度信息传给后台处理系统；后台处理系统负责对无线通信模块传回的加速度信息进行进一步处理从而还原出心率信息。进一步，所述微传感器模块采用加速度传感器，用于采集工人头部颞动脉处的法向加速度信息。进一步，所述无线通信模块采用Long Range技术，其具有通信距离远、功耗低的优点，适合低成本大范围物联网部署。进一步，所述后台处理系统为电脑或平板。进一步，所述后台处理系统对从无线通信模块传回的加速度信息进行进一步处理，包括带通滤波、可靠信号放大、差分运算、阈值判断，其中带通滤波用于去除呼吸和电路噪声的影响，差分运算用于监测心率信息的峰值，阈值判断对峰值的有效性进行判断。进一步，计算机将是否检测到心跳作为判断工人是否佩戴安全帽的依据并对未佩戴安全帽的工人发出警报；在上述专利技术中，采集一定时间的加速度信息，在后台计算机系统处理后可以实时检测工人的心率信息并判断其是否佩戴安全帽，并及时发出警报，有助于管理人员有效的对安全帽佩戴状况进行监管。附图说明图1为本专利技术的数据流动示意图；图2为本专利技术的方法流程图；图3为本专利技术的传感器装置和传输模块的安装示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。参考图1数据流程示意图和图2方法流程图，本专利技术提出一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，该设计的具体步骤包括：步骤1：在安全帽内侧接近头部颞动脉处安置加速度传感器，并在其外侧装配信号处理模块和无线传输模块，其中信号处理模块包括50Hz模拟陷波器、100Hz的模拟低通滤波器、放大器和A/D转换模块，无线传输模块采用基于LoRa技术的模块。步骤2：加速度传感器将采集到的法向加速度信息通过50Hz陷波器和低通滤波器去除工频干扰和高频噪声，放大后经由基于LoRa技术的通信模块向接收系统发送信息，则n+1个数据被传至后台计算机系统；步骤3：据法向信息的n+1个采样值αi＝α(si),i＝0,...n，经由截止频率为0.5Hz、4Hz的数字带通滤波得到γi＝γi(Si),i＝0,…,n，消除呼吸和模拟电路噪声对心率信息的影响。步骤4：参见图三的算法流图，通过固定阈值thr1对信号γi的可靠性进行判断，大于thr1为可靠信号反之为不可靠信号，并分别将γi以权重a、b加权得到βi＝βi(Si),i＝0,…,n，从而对可靠信号进行放大。之后经由差分运算统计极大值并将其阈值thr2比较，若大于thr2则计为一次心跳。步骤5：通过对心率的检测判断工人是否佩戴安全帽，并对未佩戴安全帽的工人发出警报。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，其特征在于，将微传感器采集到的生理信息经信号处理后通过无线通信模块发送到后台计算机系统，通过处理后还原出心率信息作为判断是否佩戴安全帽的依据。

【技术特征摘要】
1.一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，其特征在于，将微传感器采集到的生理信息经信号处理后通过无线通信模块发送到后台计算机系统，通过处理后还原出心率信息作为判断是否佩戴安全帽的依据。2.如权利要求1中所述一种基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，其特征在于，所采用的微传感器为加速度传感器，所采集的生理信息为人体头部颞动脉处的加速度信息。3.如权利要求1中所述的基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，其特征在于所述信号处理措施包括低通滤波和陷波，旨在剔除高频噪声和工频干扰。4.如权利要求1中所述的基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，其特征在于所述无线通信模块采用LoRa技术。5.如权利要求1中所述的基于心率检测的安全帽佩戴状况监测装置，其特征在于所述后台计算机系统为个人电脑或平板。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓然，李晨，项磊，曹海林，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50